我國科學家成功利用二氧化碳合成對二甲苯

二氧化碳“變身”續集來了。記者11日獲悉，安徽工業大學等單位的科研人員，研發出一種全新催化劑，成功以二氧化碳和氫氣為原料直接合成對二甲苯，并且打破了該類催化劑單次生產效率的世界紀錄。相關研究成果在線發表于化學領域頂級期刊《美國化學會志》。

對二甲苯，大家常叫它PX，是一種生產化工產品的關鍵原料，喝水用的塑料瓶、穿的滌綸衣都來自它。我國每年需要的PX數量巨大，超過3000萬噸。目前工業上主要靠加工重質石油來生產PX，但這個方法消耗大、排放高，每生產1噸PX，大約要消耗4噸石油，同時還會排放出約3噸二氧化碳。

近年來，科學界一直致力于找到一條更綠色、更有潛力的合成PX的新路子。“用可再生能源電力制取氫氣，然后用氫氣和二氧化碳反應，直接制造PX，是一條不錯的路。這不僅能實現二氧化碳的資源化利用，還能為傳統高能耗、高排放的生產工藝提供替代方案。”論文通訊作者、安徽工業大學教授曾杰說。

在這項最新的研究中，科研人員研發出了一種新型“金屬氧化物—分子篩”復合催化劑。這種催化劑就像一條高效的流水線，主要由兩個部分協同工作：第一部分是金屬氧化物，它的任務是把二氧化碳和氫氣反應，轉化成簡單的小分子烯烴，這些小分子烯烴就像是搭建PX的基礎“小積木”；第二部分是分子篩，它負責接收這些“小積木”，并把它們拼接起來，最終生成我們需要的PX產品。

為了讓最終產品含有更少的“雜質”，科研人員對分子篩部分進行了非常精妙的“膠囊化”設計。得益于這種獨特巧妙的設計，科研人員把PX的生產效率提升到了一個前所未有的高度。實驗數據顯示，使用1千克的這種催化劑持續工作一天，就能生產出超過1千克的PX。這個效率水平大幅超越了之前所有公開報道的同類技術，創下了世界紀錄。

對此，曾杰表示，這項研究提出的復合催化劑設計思路具有通用性，未來有望應用到其他利用二氧化碳和氫氣制造高價值化工產品的反應體系中，進而實現化工產品的“定制”生產。